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EDV-Dompteur

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Freitag, 26. Juli 2019, 16:12

Probleme beim Betrieb eines Mainboards am Labornetzteil

Kürzlich hatte ich folgendes Phänomen:
Ein inzwischen repariertes Mainboard funktionierte partout nicht am Labornetzteil. Wohingegen es mit dem originalen Notebook-Netzteil ganz anstandslos lief!

Das nackte Mainboard zog im eingeschalteten Zustand so ca. 1A Strom. Da sollte man ja denken, dass ein Labornetzteil, das 2,5A Strom liefern kann, dieses lächerliche, eine Ampere leicht und locker liefern können sollte, gelle?
- Pustekuchen!
Nur am Originalnetzteil lief das inzwischen reparierte Board tadellos, jedoch nicht am Labornetzteil!

Leider hatte ich nicht mehr die Zeit, der Sache per Oszi auf den Grund zu gehen, denn der Kunde brauchte sein Gerät zurück. Aber bin überzeugt, dass meine unten aufgeführten Erklärungen zutreffen und dass per Oszi Spannungseinbrüche zu sehen gewesen wären, an der Stelle der Stromeinspeisung.

Der vermutete Grund:
Das Mainboard zieht dieses Ampere nicht gleichförmig, sondern es will ab und zu auch kurze Peaks höheren Stromes ziehen. Diese Peaks können über die relativ langen und dünnen Einzelleitungen vom Labornetzteil aber nicht rasch genug geliefert werden.
Man bedenke: Ein Kabel ist auch eine Induktivität. Und zwei separate Leitungen haben nicht in dem Maße die dem entgegen wirkende Kapazität zueinander, wie die zweiadrige Leitung, die aus dem originalen Notebook-Netzteil kommt.

Hinzu kommt noch die Strombegrenzung des Labornetzteils, die da mit hinein spukt.
Man könnte naiv denken, die Regelung würde bei einem 2,5A-Netzteil erst spätestens bei 2,5A einsetzen. Aber das ist eben nur bei Gleichstrom so.
Bei pulsförmiger Stromanforderung des Verbrauchers hingegen, kann man nie so genau wissen, wie die Regelschaltung im Netzteil darauf reagiert. Und mit "Netzteil" meine ich hier das Netzteil in seiner Gesamtheit, unter Einbezug der verwendeten Leitungen!
Eine schlecht abgeschlossene Leitung verursacht Reflexionen. Und die Regelung im Netzteil wird mit eben diesen Reflexionen konfrontiert. Da kann sich schon mal was aufschaukeln.

Ein fetter Kondensator am Ende der Leitung, also unmittelbar an der Stelle, wo man den Strom ins Mainboard einspeist, müsste die Problematik erheblich entschärfen. Denn dann liefert der Kondensator die kurzen Strompeaks, somit fließt über die Zuleitung dann ein immerhin deutlich gleichmäßigerer Strom, so dass sich der Wellenwiderstand der Zuleitung weniger auswirkt und die Stromregelung des Netzteils nicht mehr auf die Peaks reagieren muss.

Es ist übrigens generell immer gut, zur Pufferung von Strompeaks mehrere, abgestufte Kondensatoren zu verwenden. Denn fette Kondensatoren sind vergleichsweise träge. Kleinere Kondensatoren können schneller reagieren, speichern aber halt nur wenig Energie. Zusammen ergänzen sich die unterschiedlichen Typen.


Fazit:
  1. Man merke sich, dass manche Mainboards, obwohl sie am Originalnetzteil tadellos laufen, am Labornetzteil Probleme machen können!
  2. Man verwende am Ausgang des Labornetzteils keine langen, dünnen Einzelleitungen, sondern lieber eine zweiadrige Leitung, von einem alten Notebook-Netzteil!
  3. Gegebenenfalls schalte man noch Kondensatoren ans Ende dieser Leitung (direkt an der Einspeisung des Mainboards).
    Zum Beispiel eine Kombination aus (mindestens) 100uF, 1uF, 0,1uF.


Notbook-Zuleitungen haben oft auch einen Ferrit-Gnubbel kurz vor dem 19V-Stecker. Dieser Ferrit hält die vom Mainboard versursachte Hochfrequzenz vom Netzteil fern.
Bislang dachte ich immer, das dient nur dazu, hochfrequente Abstrahlung des Kabels zu minimieren (das Kabel ist auch eine Antenne!). Aber nun dämmert mir, dass der Ferrit möglicherweise auch dazu dient, eine eventuelle Überreaktion der Regelschaltung im Netzteil zu verhindern.
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